堿金屬或堿土金屬對催化劑性能的影響

1、堿金屬或堿土金屬對催化劑性能的影響圖堿金屬中毒原理V2O5-WO3/TiO2催化劑在有毒害物質(zhì)（如堿金屬）存在的場合其活性會迅速降低表現(xiàn)出嚴重的失活現(xiàn)象。目前大部分學者認為，對于Na和K中毒，其活性影響主要是化學中毒，即通過中毒酸位以降低其對NH3的吸附量和吸附活性，繼而降低SCR活性。而CaO造成催化劑中毒的主要原因則是CaO以及生成的CaSO4造成催化劑的微孔堵塞。圖 Ca中毒機理圖堿金屬對催化劑活性及N2O轉(zhuǎn)化率的影響圖堿土金屬對催化劑活性及N2O轉(zhuǎn)化率的影響圖樣品NH3-TPD和H2-TPR曲線為了詳細討論各類堿（土）金屬對催化劑的化學中毒現(xiàn)象及機理，我們選取了Na、K、Ca和Mg四類

2、堿性金屬元素進行催化劑活性、酸性及氧化還原性能的考查。從圖、中我們可以看出，加入堿（土）金屬后催化劑的活性呈現(xiàn)了不同程度的下降，且加入量越多，其下降程度越大。其中，Na和K加入量為1%時，催化劑的最高活性下降到僅為35%左右。不同堿（土）金屬對催化劑的中毒程度為K>Na > Ca >Mg。右圖則是對N2選擇性的影響，主要體現(xiàn)在N2O的生成量。從圖中可以看出，堿（土）金屬雖然造成了催化劑表面活性的下降，但同時也能降低副產(chǎn)物N2O的生成。活性下降越多，N2O生成量則越少。為比較中毒前后催化劑表面酸性的變化情況，我們對各樣品進行了NH3-TPD研究。各樣品都分別在130和220出現(xiàn)

3、兩個NH3的脫附峰。這兩個峰根據(jù)文獻報道分別歸屬于兩類不同表面酸性位：弱吸附的NH3酸性位和強吸附的NH3酸性位。從圖中我們發(fā)現(xiàn)，中毒后催化劑其NH3的吸附量都有不同程度的下降。弱酸位的NH3吸附量大小排序為VWTi> Na1-VWTi > Ca1-VWTi >Mg1-VWTi > K1-VWTi；而強酸位上NH3吸附量大小排序為VWTi>Mg1-VWTi > Ca1-VWTi > Na1-VWTi > K1- VWTi。結(jié)合之前的活性結(jié)果我們可知，強酸位上NH3吸附量的變化與活性變化一致。Topsøe報道過SCR催化劑的反應機理有兩個

4、循環(huán)：酸性循環(huán)和氧化還原循環(huán)，即催化劑表面的酸性及其氧化還原能力是影響催化劑反應機理的主要因素。因此，我們在考慮催化劑中毒時，除了要考慮其對酸性的影響，也需考慮其氧化還原能力的變化。因此，我們對各樣品進行了H2-TPR研究。Na、K和Ca、Mg的H2-TPR呈現(xiàn)不同的規(guī)律性。對于Na和K摻雜的催化劑，其V的還原峰明顯地往高溫方向移動，而W則往低溫方向移動；對于Ca和Mg摻雜的催化劑，其V的還原峰同樣也是往高溫方向移動，不過移動的并不那么明顯，而W的還原峰則沒有明顯變動。結(jié)果表明，堿（土）金屬的摻雜會降低V物種的氧化還原能力，Na，K的影響遠大于Ca，Mg，這與活性的變化一致；同時Na、K的摻雜還能影響W物種周圍的化學環(huán)境，而W物種在催化劑中能提供較多的酸性位，因此，當W周圍的化學環(huán)境因Na、K摻雜發(fā)生變化后，可能也會